高純度酸化シリコン薄膜の低温成膜メカニズム解析と室温合成プロセスの開発

高纯氧化硅薄膜低温沉积机理分析及室温合成工艺开发

基本信息

批准号：
10750524
负责人：
井上泰志
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,有機シリコン化合物を原料とした高周波プラズマCVDにおける,低いプロセス温度での反応メカニズムを実験的に明らかにし,さらに,その結果に基づき,室温で高純度酸化シリコン薄膜を合成するプロセスを開発することを目的とした.【気相反応】導入された有機シリコン分子のほとんどがプラズマによって解離し,Si,SiHx,SiO等の比較的低質量の分子が,Siを含む前駆体となることが明らかとなった.また,別に導入した酸素ガスは,原料の炭化水素成分の酸化に,気相において優先的に消費されることがわかった.【表面反応】気相から吸着したメチルラジカルがSi-CH_3成分の由来であり,これを酸化・除去するためには,基板表面近傍の気相中に,酸素ラジカルが存在する必要があることがわかった.酸素ガスは気相中で有機成分の酸化に優先的に消費されるため,基板近傍に酸素ラジカルが存在するためには,ある一定量以上の酸素ガス混合率に設定する必要がある.また,Si-OHの脱水縮合反応が,室温でも起こり得ることが示され,これがSi-O-Si結合形成の主要機構であると考えられる.ただし成膜中には,この反応を促進する,加熱以外の機構が存在することが推定される.これを明らかにすることがSi-OHの残留問題を解決し,高純度SiO_2薄膜の室温形成実現に大きく近づくことができる.【プロセス制御】本研究を通じて,質量分析法を用いた,有機成分を含まないSiO_2膜を作製するための最適な酸素ガス混合率を決定する手法,および赤外吸収法を用いた,有機シリコン原料の導入量を簡便に測定する手法が提案された.プラズマCVD法におけるプロセス制御に,それぞれ応用が期待できる.

这项研究在实验中揭示了使用有机硅化合物作为原材料的高频等离子体CVD中低过程温度下的反应机制，并且基于结果，目的是开发一种在室温下合成高纯氧化硅薄膜的过程。 [真空相反应]揭示了大多数引入的有机硅分子被血浆分离，而相对较低的质量分子（例如Si，siHx，SIO，SIO）是含有Si的前体。还发现，分别引入的氧气在气相中优先消耗，用于氧化原料的烃成分。 [表面反应]从气相吸附的甲基自由基是SI-CH_3分量的起源，并且已经发现必须在底物表面附近的气相中存在氧自由基，以便氧化并去除它们。由于优先消耗氧气用于在气相中有机成分的氧化，因此，为了使氧自由基在底物附近存在，因此有必要将氧气混合物比率设置为超过一定量的氧气混合物。还已经表明，即使在室温下，Si-OH的脱水凝结反应也可以发生，这被认为是Si-O-SI键形成的主要机制。但是，据估计，除了加热以外，还有其他机制可以促进这种反应。这将解决残留的Si-OH的问题，并为实现高纯度SIO_2薄膜的室温形成而采取大量方法。 [过程控制]通过这项研究，一种用于确定最佳氧气混合比，用于制备使用质谱法不含有机成分的SIO_2膜，以及一种简单地测量使用红外吸收引入的有机有机硅原材料的方法。可以预期，每种方法都可以应用于等离子体CVD方法中的过程控制。